一种双席夫碱类铁配合物及其制备方法和应用

1.本发明涉及抗肿瘤药物领域，特别涉及一种双席夫碱类铁配合物及其制备方法和应用。


背景技术：

2.癌症是一种由于人体内细胞失去正常的生长调控机制而导致的疾病，是全球死亡率最高的疾病之一。由于肿瘤细胞和正常细胞具有相似的dna和主要代谢途径，因此传统化疗药物在阻止癌细胞dna复制或细胞分裂的同时也会攻击正常细胞，从而导致严重的毒副作用。尽管顺铂是最早应用于临床的金属抗癌药物之一，并且在多种癌症的治疗中被广泛使用，但以顺铂为基础的疗法存在着低选择性、毒副作用大等严重缺陷。鉴于此种尴尬的困境，开发新型高效低毒的金属基抗癌药物已迫在眉睫。为了充分发挥金属离子与配体的协同效应，减少金属离子本身的毒副作用，对金属离子的选择就显得非常关键。铁元素，作为人体必需的微量元素，对人体血液与各器官充分发挥其功能起着举足轻重的作用。然而，对铁基抗癌药物的研发却较欠缺，效果也明显不足。因此，还需要深入的研究来提升铁基金属抗肿瘤药物的疗效及探索其作用机制。


技术实现要素：

3.本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种双席夫碱类铁配合物及其制备方法和应用，该双席夫碱类铁配合物有着良好的抗癌活性和选择性。
4.一种双席夫碱类铁配合物，所述配合物为5-卤代水杨醛缩1,3-丙二胺衍生物双席夫碱的fe配合物，其化学式为c
54h54
br6fe2n6o9、c
38h38
cl4fe2n4o6、c
38h38
br4fe2n4o6、c
34h26
cl4fe2n4o6或c
34h25
br4fe2n4o6；所述c
54h54
br6fe2n6o9对应的结构式为式(ⅰ)，所述c
38h38
cl4fe2n4o6、c
38h38
br4fe2n4o6对应的结构式为式(ⅱ)，所述c
34h26
cl4fe2n4o6、c
34h25
br4fe2n4o6对应的结构式为(ⅲ)，
[0005][0006]
结构式(
ⅰ‑ⅲ
)中r2＝br或cl。
[0007]
本发明提供了所述配合物的制备方法，包括以下步骤：按摩尔比1:1称取h2l和fecl2·
4h2o置于混合溶剂中溶解，然后在加热条件下反应，反应结束后冷却至室温，收集晶体，得目标产物，即所述双席夫碱类铁配合物；
[0008]
其中，所述h2l的结构式如式(ⅳ)所示：
[0009][0010]
式(ⅳ)中r1＝h、me或oh；r2＝br或cl；
[0011]
所述r1＝h、r2＝br，记为h2l1；或r1＝me、r2＝cl，记为h2l2；或r1＝me、r2＝br记为h2l3；或r1＝oh、r2＝cl，记为h2l4；或r1＝oh、r2＝br，记为h2l5；
[0012]
所述混合溶剂为n,n-二甲基甲酰胺和无水甲醇按1:3的体积比进行混合的组合物；当h2l为h2l1、h2l2、h2l3时，添加混合溶剂的同时加入三乙胺调节体系ph呈碱性，对应实施例1-3。
[0013]
在上述制备方法中，所述h2l由1,3-丙二胺或其衍生物与5-卤代水杨醛作为原料，通过缩合反应制备而成。
[0014]
进一步地，所述1,3-丙二胺的衍生物为2-甲基-1,3-丙二胺或2-羟基-1,3-丙二胺；所述5-卤代水杨醛为5-氯-水杨醛或5-溴-水杨醛。
[0015]
在上述制备方法中，所述反应的反应温度为80℃-85℃，反应时间为48h-72h。
[0016]
另外，本发明还提供了所述双席夫碱类铁配合物在抗肿瘤活性中的应用。
[0017]
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
[0018]
1、本发明以1,3-丙二胺或其衍生物与5-卤代水杨醛缩聚合成五种5-卤代水杨醛缩二胺双席夫碱配体，分别将这些配体与fe(ii)反应得到了fe(iii)配合物1-5，以5-卤代水杨醛上的卤素基团(-cl和-br)及1,3-丙二胺上的2-取代基(-h，-me，-oh)来调整配合物1-5的抗癌作用。
[0019]
2、通过体外细胞实验表明，本发明所制备的配合物1-5均有着良好的抗癌活性，特别是在hep-g2细胞系上表现出最佳的抗肿瘤效果，其ic
50
值分别为1.59
±
1.69μm、8.34
±
0.52μm、2.95
±
0.73μm、10.97
±
2.01μm和5.75
±
0.75μm，配合物1-5对hep-g2细胞系的抗肿瘤作用比顺铂更好。
[0020]
3、通过体内抗肿瘤活性研究表明，实施例4所制备的配合物(配合物4)的相对肿瘤增殖率(t/c)为38.3％，顺铂的t/c为35.4％，即配合物4对人肝癌细胞系hep-g2异种移植荷瘤裸鼠的抗肿瘤活性与顺铂相当，但是经配合物处理后的小鼠均未观察到体重减轻，而顺铂处理后的小鼠体重明显减轻，说明使用所述配合物治疗具有良好的安全性、毒副作用小；与对照组相比，配合物治疗后的肿瘤重量和体积明显变小，且对体内各主要器官没有任何明显的影响，表明配合物具有良好的肿瘤治疗效果，同时对正常细胞的毒性低，体现出优异的癌细胞选择性，在相应药物的研制上有一定的应用前景。
附图说明
[0021]
图1是本发明实施例1-5所制备得的配合物的晶体结构图。
[0022]
图2是本发明实施例1、实施例4、实施例5所制备得的配合物对裸鼠hep-g2异种移植瘤的抗肿瘤作用对比图。
[0023]
图3是治疗后各组小鼠的主要器官组织学形态对比图。
具体实施方式
[0024]
为了更清楚地表达本发明，以下通过具体实施例对本发明作进一步说明。
[0025]
本技术提供一种双席夫碱类铁配合物，所述配合物为5-卤代水杨醛缩1,3-丙二胺衍生物双席夫碱的fe配合物，其化学式为c
54h54
br6fe2n6o9、c
38h38
cl4fe2n4o6、c
38h38
br4fe2n4o6、c
34h26
cl4fe2n4o6或c
34h25
br4fe2n4o6；
[0026]
所述c
54h54
br6fe2n6o9对应的结构式为式(ⅰ)，所述c
38h38
cl4fe2n4o6、c
38h38
br4fe2n4o6对应的结构式为式(ⅱ)，所述c
34h26
cl4fe2n4o6、c
34h25
br4fe2n4o6对应的结构式为(ⅲ)，
[0027][0028]
结构式(
ⅰ‑ⅲ
)中r2＝br或cl。
[0029]
所述配合物的合成路线如下：
[0030][0031]
一、制备实施例
[0032]
实施例1
[0033]
称取h2l1(0.0221g,0.05mmol)和fecl2·
4h2o(0.0099g,0.05mmol)置于长190mm、内径为10mm的圆底玻璃管中，加入0.5mln,n-二甲基甲酰胺(dmf)和1.5ml无水甲醇组成的混合溶剂，并加入30μl三乙胺，经过超声溶解后，封闭所述圆底玻璃管，并将所述圆底玻璃管置于80℃的烘箱中，反应72h，反应结束后将其放入保温箱使其缓慢冷却至室温，收集析出的黑色长条状晶体，即c
51h42
br6fe2n6o6，产率为31.67％。
[0034]
所述h2l1由1,3-丙二胺与5-溴-水杨醛通过缩合反应制备而成，为现有技术。
[0035]
将所得黑色长条状晶体充分洗涤后，挑取干净、形状完好的晶体进行单晶衍射测试，并对测试结果进行元素分析，具体如下：
[0036]c54h54
br6fe2n6o9:c,42.61；h,3.58；n,5.52％.found:c,42.76；h,2.84；n,5.72％.ir(cm-1
,kbr):3443s,2917w,1623s,1527m,1454s,1367m,1291s,1176w,1034m,823m,644w,531w.
[0037]
实施例2
[0038]
称取h2l2(0.0183g,0.05mmol)和fecl2·
4h2o(0.0099g,0.05mmol)置于长190mm、
内径为10mm的圆底玻璃管中，加入0.5mln,n-二甲基甲酰胺(dmf)和1.5ml无水甲醇组成的混合溶剂，并加入40μl三乙胺，经过超声溶解后，封闭所述圆底玻璃管，并将所述圆底玻璃管置于85℃的烘箱中，反应48h，反应结束后将其放入保温箱使其缓慢冷却至室温，收集析出的黑色长条状晶体，即c
38h38
cl4fe2n4o6，产率为33.91％。
[0039]
所述h2l2由2-甲基-1,3-丙二胺与5-氯-水杨醛通过缩合反应制备而成，为现有技术。
[0040]
将所得黑色长条状晶体充分洗涤后，挑取干净、形状完好的晶体进行单晶衍射测试，并对测试结果进行元素分析，具体如下：
[0041]c38h38
cl4fe2n4o6:c,50.70；h,4.25；n,6.22％.found:c,50.59；h,4.46；n,6.03％.ir(cm-1
,kbr):3455s,2918w,1624s,1533w,1453m,1301w,1171w,1031w,1034m,795w,708w,649w,538w.
[0042]
实施例3
[0043]
称取h2l3(0.0227g,0.05mmol)和fecl2·
4h2o(0.0099g,0.05mmol)置于长190mm、内径为10mm的圆底玻璃管中，加入0.5mln,n-二甲基甲酰胺(dmf)和1.5ml无水甲醇组成的混合溶剂，并加入50μl三乙胺，经过超声溶解后，封闭所述圆底玻璃管，并将所述圆底玻璃管放入80℃的烘箱中，反应72h，反应结束后将其放入保温箱使其缓慢冷却至室温，收集析出的黑色长条状晶体，即c
38h38
br4fe2n4o6，产率为28.89％。
[0044]
所述h2l3由2-甲基-1,3-丙二胺与5-溴-水杨醛通过缩合反应制备而成，为现有技术。
[0045]
将所述黑色长条状晶体充分洗涤后，挑取干净、形状完好的晶体进行单晶衍射测试，并对测试结果进行元素分析，具体如下：
[0046]c38h38
br4fe2n4o6:c,42.34；h,3.55；n,5.20％.found:c,42.17；h,3.71；n,5.47％.ir(cm-1
,kbr):3428s,2910w,1617s,1527w,1453m,1373w,1288s,1171w,1040w,813w,698w,634w,538w.
[0047]
实施例4
[0048]
称取h3l4(0.0183g,0.05mmol)和fecl2·
4h2o(0.0099g,0.05mmol)置于长190mm、内径为10mm的圆底玻璃管中，加入0.5mln,n-二甲基甲酰胺(dmf)和1.5ml无水甲醇组成的混合溶剂，经过超声溶解后，封闭所述圆底玻璃管，并将所述圆底玻璃管放入80℃的烘箱中，反应72h，反应结束后将其放入保温箱使其缓慢冷却至室温，收集析出的黑色长条状晶体，即c
34h26
cl4fe2n4o6，产率为24.62％。
[0049]
所述h2l4由2-羟基-1,3-丙二胺与5-氯-水杨醛通过缩合反应制备而成，为现有技术。
[0050]
将所述黑色长条状晶体充分洗涤后，挑取干净、形状完好的晶体进行单晶衍射测试，并对测试结果进行元素分析，具体如下：
[0051]c36h32
cl4fe2n4o7:c,48.79；h,3.64；n,6.32％.found:c,48.49；h,3.38；n,6.54％.ir(cm-1
,kbr):3420w,2896w,1639s,1534s,1461m,1373m,315s,1178m,1041w,821w,708w,649w,545w.
[0052]
实施例5
[0053]
称取h3l5(0.0228g,0.05mmol)和fecl2·
4h2o(0.0099g,0.05mmol)置于长190mm、
内径为10mm的圆底玻璃管中，加入0.5mln,n-二甲基甲酰胺(dmf)、1.5ml无水甲醇组成的混合溶剂，经过超声溶解后，封闭所述圆底玻璃管，并将所述圆底玻璃管放入80℃的烘箱中，反应72h，反应结束后将其放入保温箱使其缓慢冷却至室温，收集析出的黑色长条状晶体，即c
34h25
br4fe2n4o6，产率为19.06％。
[0054]
所述h2l5由2-羟基-1,3-丙二胺与5-溴-水杨醛通过缩合反应制备而成，为现有技术。
[0055]
将所述黑色长条状晶体充分洗涤后，挑取干净、形状完好的晶体进行单晶衍射测试，并对测试结果进行元素分析，具体如下：
[0056]c36h32
br4fe2n4o7:c,40.64；h,3.03；n,5.27％.found:c,40.35；h,2.88；n,5.49％.ir(cm-1
,kbr):3428w,2894w,1632s,1528w,1461m,1367m,1307s,1170m,1034m,914w,823m,719m,644m,546m.
[0057]
实施例1-5所制备得的配合物分别记为配合物1-5，配合物1-5的晶体结构如图1所示，其晶体学数据如表1所示。
[0058]
表1配合物1-5的晶体学数据表
[0059][0060]
通过上述表征，确定上述收集的晶体为本发明所述的配合物。
[0061]
二、抗肿瘤活性实验
[0062]
分别对配合物1-5以及相关配体进行了体外抗肿瘤活性实验，并对配合物1,4和5进行了体内抑瘤实验。具体如下：
[0063]
1.细胞的接种与培养
[0064]
本发明所选定的用于实验的肿瘤细胞株分别为：人膀胱癌t-24细胞、人肝癌hep-g2细胞、人宫颈癌hela细胞、胃癌细胞mgc-803、非小细胞肺癌a549细胞、卵巢癌细胞sk-ov-3、正常肝细胞hl-7702和正常肺细胞wi-38。其中hela在含10％的胎牛血清和1％的青霉链素双抗的rpmi-1640培养基中生长。t-24、hep-g2、a549、mgc-803、hl-7702、sk-ov-3、wi-38在含10％的胎牛血清和1％的青霉链素双抗的dmem培养基中生长。所有细胞均在37℃，5％
的co2的培养箱中培养，待细胞长至培养瓶面积的80％～90％，用胰酶消化，传代3～5次后，取生长状况较好且处于对数期的细胞用于实验。
[0065]
2.细胞生长抑制实验(mtt法)
[0066]
本发明采用mtt法进行细胞生长抑制实验，mtt法是用于检测细胞增殖与活力还有药物细胞毒性的方法。mtt试剂可以通过细胞膜以及活细胞的线粒体内膜，这可能是由于其正电荷及其亲脂性结构，并被代谢活性细胞还原为甲臜，这种氧化还原化学反应的显色特性提供了一种基于比色法的细胞内甲臜产量测定方法。mtt分析通常在细胞与mtt孵育数小时后进行。产生的紫蓝色沉淀甲臜随后被dmso溶解。随后，通过微孔板读取器测量其在mtt产生甲臜吸收最多的波长(570nm和630nm)处的吸光度(od)，最后进行细胞增殖抑制率的计算。
[0067]
具体实验操作步骤：
[0068]
(1)取处于对数生长期的细胞，弃去培养基后用pbs清洗两次，加入0.6-1.2ml的胰蛋白酶进行消化，在显微镜下观察细胞形态，待其形态变圆说明消化完成，随后立即加入培养基并吹下贴壁的细胞。
[0069]
(2)按一块96孔板含12ml培养基和2ml细胞原液的配比将稀释好的细胞液添加到加样槽混匀，用排枪移取180μl的细胞液至96孔板中。而96孔板周围的孔加入200μl的pbs。然后轻轻震荡96孔板使细胞分布均匀，最后放入细胞培养箱中进行孵育。
[0070]
(3)待细胞生长至80％后，分别加入实施例1-5所制备的稀释后不同浓度的配合物，每个化合物设置6个浓度梯度(包含空白对照)，平行做5个实验对照，继续放入培养箱孵育48h。
[0071]
(4)48h后向每孔加入10μl mtt，孵育4-6h后将孔板中的溶液全部倒掉，使用排枪向每个孔内添加100μldmso，然后将其置于振荡器震荡5min，使蓝紫色甲臜沉淀充分溶解。
[0072]
(5)通过酶标仪检测孔板在570nm和630nm处的吸光度，得到两者之间的差值，最终计算出药物对细胞的ic
50
值。
[0073]
实验结果如表2所示：
[0074]
表2配合物1-5和配体对不同肿瘤细胞株的半抑制率浓度(ic
50
，μm)
[0075][0076]
由表2可知，配体h2l
1-h3l5在测试细胞系上未显示出良好的抗肿瘤活性和选择性。相反，配合物1-5细胞毒性要比正常细胞系低得多，这意味着这些配合物1-5具有明显的抗肿瘤选择性。另外，配合物1-5在hep-g2细胞系上表现出最佳的抗肿瘤效果，其ic
50
值分别为1.59
±
1.69、8.34
±
0.52、2.95
±
0.73、10.97
±
2.01和5.75
±
0.75μm。这表明，配合物1-5对hep-g2细胞系的抗肿瘤作用要比顺铂更好，具有良好的抗肿瘤活性。
[0077]
3.体内抑瘤实验
[0078]
为建立裸鼠皮下成瘤模型，选用裸鼠的右前肢腋窝靠背部0.3cm处为注射部位。在进行注射前，使用碘伏棉球对该部位进行消毒，然后使用1ml注射器，抽取200μl密度为2
×
106cells/ml的细胞悬液并混匀后，将注射器针头刺透裸鼠皮肤，稍微上挑针头后移至注射部位，缓慢注射细胞悬液。注射完毕后，用无菌棉球按压进针孔，将实验器械及废弃物进行无害化处理。
[0079]
分组及药物干预：待裸鼠肿瘤长至约100mm3时，从中选取生长良好、大小均一的荷瘤裸鼠随机分为治疗组和对照组(每组n＝5)。治疗组中，根据体外实验时的ic50值及体内实验效果来调整药物的用量，确定配合物1的剂量为12.5mg/kg、配合物4和配合物5的剂量为30mg/kg；而顺铂的剂量按照通用的标准为3mg/kg，每天静脉注射一次，共14天。对照组给予5％(v/v)dmso生理盐水。
[0080]
图2中(a)为配合物对裸鼠肿瘤体积的影响，(b)为配合物对荷瘤裸鼠体重的影响，(c)为裸鼠的肿瘤重量变化，(d)为对照组和治疗组的肿瘤变化实拍图。(**p《0.01)
[0081]
如图2所示，配合物1的相对肿瘤增殖率(t/c)为50.1％，配合物4和5的t/c分别为38.3％和57.4％，顺铂的t/c为35.4％。治疗组的肿瘤体积显著减小，配合物4对人肝癌细胞系hep-g2异种移植荷瘤裸鼠的抗肿瘤活性与顺铂几乎相当，且配合物处理后的小鼠均未观察到体重减轻，而顺铂处理后的小鼠体重明显减轻，说明其配合物治疗有良好的安全性、毒副作用小；与对照组相比，配合物治疗后的肿瘤重量和体积明显变小，说明配合物具有良好的肿瘤治疗效果。另外，由图3可知，经配合物治疗后，小鼠体内各主要器官没有任何明显的影响。
[0082]
通过上述测试实验可以表明表明本发明所制备的配合物具有良好的肿瘤治疗效果，同时对正常细胞的毒性低，体现出优异的癌细胞选择性，在相应药物的研制上有一定的应用前景。
[0083]
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

技术特征：
1.一种双席夫碱类铁配合物，其特征在于，所述配合物为5-卤代水杨醛缩1,3-丙二胺衍生物双席夫碱的fe配合物，其化学式为c
54
h
54
br6fe2n6o9、c
38
h
38
cl4fe2n4o6、c
38
h
38
br4fe2n4o6、c
34
h
26
cl4fe2n4o6或c
34
h
25
br4fe2n4o6；所述c
54
h
54
br6fe2n6o9对应的结构式为式(ⅰ)，所述c
38
h
38
cl4fe2n4o6、c
38
h
38
br4fe2n4o6对应的结构式为式(ⅱ)，所述c
34
h
26
cl4fe2n4o6、c
34
h
25
br4fe2n4o6对应的结构式为(ⅲ)，结构式(
ⅰ‑ⅲ
)中r2＝br或cl。2.根据权利要求1所述的一种双席夫碱类铁配合物的制备方法，其特征在于，按摩尔比1:1称取h2l和fecl2·
4h2o置于混合溶剂中溶解，然后在加热条件下反应，反应结束后冷却至室温，收集晶体，得目标产物，即所述双席夫碱类铁配合物；其中，所述h2l的结构式如式(ⅳ)所示：式(ⅳ)中r1＝h、me或oh；r2＝br或cl；所述r1＝h、r2＝br，记为h2l1；或r1＝me、r2＝cl，记为h2l2；或r1＝me、r2＝br记为h2l3；或r1＝oh、r2＝cl，记为h2l4；或r1＝oh、r2＝br，记为h2l5；所述混合溶剂为n,n-二甲基甲酰胺和无水甲醇按1:3的体积比进行混合的组合物；当h2l为h2l1、h2l2、h2l3时，添加混合溶剂的同时加入三乙胺调节体系ph呈碱性，对应实施例1-3。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述h2l由1,3-丙二胺或其衍生物与5-卤代水杨醛作为原料，通过缩合反应制备而成。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述1,3-丙二胺的衍生物为2-甲基-1,3-丙二胺或2-羟基-1,3-丙二胺；所述5-卤代水杨醛为5-氯-水杨醛或5-溴-水杨醛。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述反应的反应温度为80℃-85℃，反应时间为48h-72h。6.根据权利要求1所述的一种双席夫碱类铁配合物在抗肿瘤活性中的应用。

技术总结
本发明涉及抗肿瘤药物领域，特别涉及一种双席夫碱类铁配合物及其制备方法和应用，以1,3-丙二胺或其衍生物与5-卤代水杨醛缩聚合成五种5-卤代水杨醛缩二胺双席夫碱配体，分别将这些配体与Fe(II)反应得到了Fe(III)配合物1-5，所述配合物1-5有着良好的抗癌活性和选择性。性。性。


技术研发人员：陈自卢 赵佩珊 胡焕成 刘冬成 梁宇宁 梁福沛
受保护的技术使用者：广西师范大学
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/9/14